Me preguntaba cuál es el origen de esta impedancia de 50 ohmios.
Este es un accidente histórico (como tantas otras cosas), y como es habitual en la electrónica representa un compromiso. Puede iniciar aquí . Los primeros cables coaxiales (que eran tubos de cobre rígidos) utilizaban un rango de impedancias desde aproximadamente 40 ohmios (para alta potencia) hasta 93 ohmios. Los EE. UU. (Principalmente a través de los militares) se decidieron por un compromiso de 50 ohmios, y Europa eligió 60, aunque más tarde cambiaron su estándar a 75. Aun así, el cable coaxial flexible solía tener una gran variedad de impedancias dentro del rango original. Y 93 ohmios sigue siendo el estándar para las antenas de TV en los Estados Unidos.
¿Las señales digitales de terminación única en los circuitos integrados están diseñadas según esta especificación? Eso
no tendría mucho sentido crear trazas de 50 ohmios en una PCB si el controlador
y los receptores IC no fueron diseñados con estas características
Impedancias para igualar la impedancia.
En los años 60, 70 y 80, los controladores lógicos de 50 ohmios eran pocos y distantes entre sí, debido a la necesidad de generar 3 voltios en 50 ohmios. Esto da como resultado una corriente de fuente de 60 mA, y esto no se hizo fácilmente. En el mundo TTL, solo unos pocos circuitos integrados, como el 74128, se clasificaron para 50 ohmios. Mucho más común fue el uso de par trenzado con una impedancia nominal de 132 ohmios. La terminación de la carga era un divisor de voltaje de 220/330 ohmios conectado entre 5 voltios y tierra, con la fuente de señal conducida por un colector abierto a tierra, que proporcionaría un voltaje de 3 voltios 1 y de 0,4 voltios 0.
¿O es que esto no es un problema para bajas frecuencias?
Sí. La lógica TTL tuvo tiempos de subida del orden de 10 nseg. A distancias de un pie o dos, que es un PCB muy grande, hay muy poco problema con el timbre. Por lo tanto, la coincidencia de la impedancia del rastreo simplemente no fue un gran problema para la mayoría de los sistemas lógicos.
La excepción a esto fue el uso de sistemas ECL, como el viejo supercomuputer Cray usado. Esto tenía bordes más rápidos, por lo que los trazados de longitud eran un problema. Afortunadamente, ECL usó corrientes más altas para obtener su velocidad, Y fue muy adecuado para la señalización diferencial.
Por supuesto, esos molestos diseñadores de circuitos integrados insistieron en fabricar chips cada vez más rápidos, por lo que la impedancia del rastreo se convirtió en un problema. Afortunadamente, la misma tecnología que produjo velocidades más altas también usó cambios de voltaje más bajos y, al mismo tiempo, MOS permitió que los transistores de salida proporcionaran más corriente que la antigua tecnología bipolar, por lo que el problema se volvió más manejable.
Sin embargo, como respondió Peter Green, el uso de la señalización diferencial para señales de alta velocidad también se generalizó, ya que esto permite un rechazo más fácil de los picos de ruido inducidos por todos los bordes de alta velocidad que corren alrededor de los sistemas digitales.